(57)【要約】【課題】消費電力の増加を抑制しつつ、画像表示装置に表示される動画及び静止画の画質を向上させる画像表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】１フレーム期間に任意の黒表示時間比率で、入力画像表示と黒画像表示を行う液晶パネルと、入力画像の動きを検出して動き情報を出力する動き検出部２４と、動き情報に基づき、黒表示時間比率を決定する表示比率制御部１６と、黒表示時間比率によらず、液晶パネルの１フレーム期間の輝度を略一定に制御する表示輝度制御部２０とを備え、動き検出部２４は、入力画像が動画であるか、静止画であるかを検出し、表示比率制御部１６は、動き検出部２４の結果により決定される動画時及び静止画時の黒表示時間比率間に、１つ以上の過渡黒表示時間比率を設定し、黒表示時間比率が動画、静止画で切り替わる場合に、過渡黒表示時間比率を経て前記黒表示時間比率が変化するよう制御する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力画像を入力する画像入力手段と、
前記入力画像のフレームにおける１フレーム期間に占める黒画像を表示すべき期間の比率である黒表示比率を制御する表示比率制御手段と、
前記黒表示比率から黒表示期間と前記フレームを表示する画像表示期間とを設定する期間設定手段と、
前記フレームに対し前記黒表示比率に応じた輝度補償を行うための輝度補償情報を求める輝度補償手段と、
前記フレームと前記黒画像を表示する画像表示手段と、
を備え、
前記表示比率制御手段は、
前記黒表示比率を決定する比率決定手段と、
前記比率決定手段により決定されている現在の黒表示比率と、前記比率決定手段により決定された新たな黒表示比率との間の比率である過渡黒表示比率を求める過渡黒表示比率算出手段と、
少なくとも１フレームの表示に関する前記黒表示比率を前記現在の黒表示比率から前記過渡黒表示比率に設定した後に、前記新たな黒表示比率に設定する過渡黒表示比率設定手段と、
を備え、
前記画像表示手段は、前記画像表示期間に前記輝度補償情報と前記フレームとに基づいて輝度補償画像を表示させ、前記黒表示期間に黒画像を表示させる
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記過渡黒表示比率設定手段は、
前記現在の黒表示比率から前記新たな黒表示比率への変化を示す指標が所定の条件より大きいか否かを判定する判定手段と、
前記指標が所定の条件より大きい場合に、少なくとも１フレームの前記黒表示比率を前記過渡黒表示比率に設定してから、前記黒表示比率を前記新たな黒表示比率に設定する第１設定手段と、
前記指標が所定の条件より小さい場合に、前記黒表示比率を前記新たな黒表示比率に設定する第２設定手段と、
を備えた
ことを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記入力画像が動画であるか静止画であるかを判定する画像判定手段を有し、
前記過渡黒表示比率決定手段は、前記入力画像が動画であると判定されたときの黒表示比率を、静止画であると判定されたときの黒表示比率より大きくする
ことを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記画像判定手段は、前記入力画像の動きを検出し、前記動きの大きさが所定の閾値より大きければ動画と判定し、前記動きの大きさが閾値以下なら静止画と判定する、
ことを特徴とする請求項３記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記過渡黒表示比率設定手段は、前記動きの大きさに比例して前記新たな黒表示比率を大きくする
ことを特徴とする請求項３記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記過渡黒表示比率算出手段は、前記入力画像における隣接フレーム間の前記黒表示比率の絶対値差分が所定の閾値以下になるように過渡黒表示比率を求め、
前記過渡黒表示比率設定手段は、前記隣接フレーム間の前記黒表示比率の絶対値差分が所定の閾値以下になるように前記黒表示比率を変化させる。
ことを特徴とする請求項２記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記過渡黒表示比率算出手段は、前記入力画像における隣接フレーム間で、黒表示比率の変化率の絶対値が所定の閾値以下になるように過渡黒表示比率を求め、
前記黒表示比率設定手段は、前記隣接フレーム間の前記黒表示比率の変化率の絶対値が所定の閾値以下になるように前記黒表示比率を変化させる
ことを特徴とする請求項２記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記過渡黒表示比率算出手段は、前記入力画像のフレームに含まれる画素の平均階調に基づいて、複数の異なる過渡黒表示比率を求める、
ことを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記過渡黒表示比率算出手段は、最大階調から、前記最大階調より所定割合低い階調までの階調を有する画素の平均諧調に基づいて、複数の異なる過渡黒表示比率を求める、
ことを特徴とする請求項８記載の画像表示装置。
【請求項１０】
前記過渡黒表示比率算出手段は、階調の大きい方から所定順位以内に含まれる画素の平均階調に基づいて、複数の異なる過渡黒表示比率を求める、
ことを特徴とする請求項８記載の画像表示装置。
【請求項１１】
前記過渡黒表示比率算出手段は、階調の大きい順に数えて所定個数以内に含まれる画素の平均階調に基づいて、複数の異なる過渡黒表示比率を求める、
ことを特徴とする請求項８記載の画像表示装置。
【請求項１２】
前記画像表示手段は、液晶パネル、及び、前記液晶パネルの背面に設置されて前記液晶パネルを背面から照明する面光源を有し、
前記輝度補償手段は、前記黒表示比率の変化に起因する１フレーム期間の積分輝度の変動を所定の範囲に抑えるために必要な前記面光源の発光輝度の情報を前記黒表示比率に基づいて求め、この求めた発光輝度の情報を前記輝度補償情報となし、
前記画像表示制御手段は、前記面光源の発光輝度を前記輝度補償情報に基づいて制御すると共に、前記液晶パネルに前記フレームの画像情報を書き込む
ことを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項１３】
前記画像表示制御手段は、前記面光源を前記画像表示期間中発光させ、前記面光源を前記黒表示期間中消光させる
ことを特徴とする請求項１２記載の画像表示装置。
【請求項１４】
前記面光源は、前記液晶パネルの画面の垂直方向に対して複数に分割された単位水平発光領域毎に発光と消光とを切り替える発光切替手段を有し、
前記液晶パネルは、前記画面の垂直方向の端部より線順次で前記入力画像データが水平ライン毎に画像情報を入力する画像情報入力手段を有し、
前記画像表示制御手段は、前記単位水平発光領域に相当する前記液晶パネルの表示領域に前記フレームの画像情報を書き込んだ後、前記黒表示期間には当該水平発光領域を消光させ、前記画像表示期間には当該水平発光領域を発光させる
ことを特徴とする請求項１２記載の画像表示装置。
【請求項１５】
前記画像表示制御手段は、
前記黒表示期間に当該水平発光領域を消光させてから、前記画像表示期間に当該水平発光領域を発光させるか、または、
前記画像表示期間に当該水平発光領域を発光させてから、前記黒表示期間に当該水平発光領域を消光させる
ことを特徴とする請求項１４記載の画像表示装置。
【請求項１６】
前記画像表示手段は、エレクトロルミネッセンスパネルを有する
ことを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項１７】
前記輝度補償手段は、前記黒表示比率の変化に起因する１フレーム期間の積分輝度の変動を所定の範囲に抑えるために必要な最大表示階調情報を前記黒表示比率に基づいて求め、この求めた最大表示階調情報を前記輝度補償情報となし、
前記画像表示制御手段は、前記最大表示階調情報と前記フレームの画素情報とを用いて前記輝度補償画像を生成し、前記輝度補償画像を前記エレクトロルミネッセンスパネルに表示させる、
ことを特徴とする請求項１６に記載の画像表示装置。
【請求項１８】
前記輝度補償手段は、前記黒表示比率の変化に起因する１フレーム期間の積分輝度の変動を所定の範囲に抑えるために、前記エレクトロルミネッセンスパネルに供給すべき電流値を求め、この求めた電流値を前記輝度補償情報となし、
前記画像表示制御手段は、前記フレームの画素情報と前記輝度補償情報に基づく電流値の電流とを前記エレクトロルミネッセンスパネルに供給する、
ことを特徴とする請求項１６記載の画像表示装置。
【請求項１９】
入力画像を入力する画像入力手段と、
前記入力画像の１フレーム期間にフレームと黒画像を表示するときの前記フレームを表示すべき期間の比率である画像表示比率を制御する表示比率制御手段と、
前記画像表示比率から黒表示期間と前記フレームを表示する画像表示期間とを設定する期間設定手段と、
前記フレームに対し前記画像表示比率に応じた輝度補償を行うための輝度補償情報を求める輝度補償手段と、
前記フレームと前記黒画像を表示する画像表示手段と、
を備え、
前記表示比率制御手段は、
前記画像表示比率を決定する比率決定手段と、
前記比率決定手段により決定されている現在の画像表示比率と、前記比率決定手段により決定された新たな画像表示比率との間の比率である過渡画像表示比率を求める過渡画像表示比率算出手段と、
少なくとも１フレームの表示に関する前記画像表示比率を前記現在の画像表示比率から前記過渡画像表示比率に設定した後に、前記新たな画像表示比率に設定する過渡画像表示比率設定手段と、
を備え、
前記画像表示手段は、前記画像表示期間に前記輝度補償情報と前記フレームとに基づいて輝度補償画像を表示させ、前記黒表示期間に黒画像を表示させる
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２０】
前記過渡画像表示比率設定手段は、
前記現在の画像表示比率から前記新たな画像表示比率への変化を示す指標が所定の条件より大きいか否かを判定する判定手段と、
前記指標が所定の条件より大きい場合に、少なくとも１フレームの前記画像表示比率を前記過渡画像表示比率に設定してから、前記画像表示比率を前記新たな画像表示比率に設定する第１設定手段と、
前記指標が所定の条件より小さい場合に、前記画像表示比率を前記新たな画像表示比率に設定する第２設定手段と、
を備えた
ことを特徴とする請求項１９記載の画像表示装置。
【請求項２１】
前記入力画像が動画であるか静止画であるかを判定する画像判定手段を有し、
前記過渡画像表示比率決定手段は、前記入力画像が動画であると判定されたときの画像表示比率を、静止画であると判定されたときの画像表示比率より小さくする
ことを特徴とする請求項１９記載の画像表示装置。
【請求項２２】
前記画像判定手段は、前記入力画像の動きを検出し、前記動きの大きさが所定の閾値より大きければ動画と判定し、前記動きの大きさが閾値以下なら静止画と判定する、
ことを特徴とする請求項２１記載の画像表示装置。
【請求項２３】
前記過渡画像表示比率設定手段は、前記動きの大きさに比例して前記新たな画像表示比率を小さくする
ことを特徴とする請求項２１記載の画像表示装置。
【請求項２４】
前記過渡画像表示比率算出手段は、前記入力画像における隣接フレーム間の前記画像表示比率の絶対値差分が所定の閾値以下になるように過渡画像表示比率を求め、
前記過渡画像表示比率設定手段は、前記隣接フレーム間の前記画像表示比率の絶対値差分が所定の閾値以下になるように前記画像表示比率を変化させる。
ことを特徴とする請求項２０記載の画像表示装置。
【請求項２５】
前記過渡画像表示比率算出手段は、前記入力画像における隣接フレーム間で、画像表示比率の変化率の絶対値が所定の閾値以下になるように過渡画像表示比率を求め、
前記画像表示比率設定手段は、前記隣接フレーム間の前記画像表示比率の変化率の絶対値が所定の閾値以下になるように前記画像表示比率を変化させる
ことを特徴とする請求項２０記載の画像表示装置。
【請求項２６】
前記過渡画像表示比率算出手段は、前記入力画像のフレームに含まれる画素の平均階調に基づいて、複数の異なる過渡画像表示比率を求める、
ことを特徴とする請求項１９記載の画像表示装置。
【請求項２７】
前記過渡画像表示比率算出手段は、最大階調から、前記最大階調より所定割合低い階調までの階調を有する画素の平均諧調に基づいて、複数の異なる過渡画像表示比率を求める、
ことを特徴とする請求項１６記載の画像表示装置。
【請求項２８】
前記過渡画像表示比率算出手段は、階調の大きい方から所定順位以内に含まれる画素の平均階調に基づいて、複数の異なる過渡画像表示比率を求める、
ことを特徴とする請求項１６記載の画像表示装置。
【請求項２９】
前記過渡画像表示比率算出手段は、階調の大きい順に数えて所定個数以内に含まれる画素の平均階調に基づいて、複数の異なる過渡画像表示比率を求める、
ことを特徴とする請求項１６記載の画像表示装置。
【請求項３０】
前記画像表示手段は、液晶パネル、及び、前記液晶パネルの背面に設置されて前記液晶パネルを背面から照明する面光源を有し、
前記輝度補償手段は、前記画像表示比率の変化に起因する１フレーム期間の積分輝度の変動を所定の範囲に抑えるために必要な前記面光源の発光輝度の情報を前記画像表示比率に基づいて求め、この求めた発光輝度の情報を前記輝度補償情報となし、
前記画像表示制御手段は、前記面光源の発光輝度を前記輝度補償情報に基づいて制御すると共に、前記液晶パネルに前記フレームの画像情報を書き込む
ことを特徴とする請求項１９記載の画像表示装置。
【請求項３１】
前記画像表示制御手段は、前記面光源を前記画像表示期間中発光させ、前記面光源を前記黒表示期間中消光させる
ことを特徴とする請求項３０記載の画像表示装置。
【請求項３２】
前記面光源は、前記液晶パネルの画面の垂直方向に対して複数に分割された単位水平発光領域毎に発光と消光とを切り替える発光切替手段を有し、
前記液晶パネルは、前記画面の垂直方向の端部より線順次で前記入力画像データが水平ライン毎に画像情報を入力する画像情報入力手段を有し、
前記画像表示制御手段は、前記単位水平発光領域に相当する前記液晶パネルの表示領域に前記フレームの画像情報を書き込んだ後、前記黒表示期間には当該水平発光領域を消光させ、前記画像表示期間には当該水平発光領域を発光させる
ことを特徴とする請求項３０記載の画像表示装置。
【請求項３３】
前記画像表示制御手段は、
前記黒表示期間に当該水平発光領域を消光させてから、前記画像表示期間に当該水平発光領域を発光させるか、または、
前記画像表示期間に当該水平発光領域を発光させてから、前記黒表示期間に当該水平発光領域を消光させる
ことを特徴とする請求項３１記載の画像表示装置。
【請求項３４】
前記画像表示手段は、エレクトロルミネッセンスパネルを有する
ことを特徴とする請求項１９記載の画像表示装置。
【請求項３５】
前記輝度補償手段は、前記画像表示比率の変化に起因する１フレーム期間の積分輝度の変動を所定の範囲に抑えるために必要な最大表示階調情報を前記画像表示比率に基づいて求め、この求めた最大表示階調情報を前記輝度補償情報となし、
前記画像表示制御手段は、前記最大表示階調情報と前記フレームの画素情報とを用いて前記輝度補償画像を生成し、前記輝度補償画像を前記エレクトロルミネッセンスパネルに表示させる、
ことを特徴とする請求項３４に記載の画像表示装置。
【請求項３６】
前記輝度補償手段は、前記画像表示比率の変化に起因する１フレーム期間の積分輝度の変動を所定の範囲に抑えるために、前記エレクトロルミネッセンスパネルに供給すべき電流値を求め、この求めた電流値を前記輝度補償情報となし、
前記画像表示制御手段は、前記フレームの画素情報と前記輝度補償情報に基づく電流値の電流とを前記エレクトロルミネッセンスパネルに供給する、
ことを特徴とする請求項３４記載の画像表示装置。
【請求項３７】
入力画像を入力する画像入力ステップと、
前記入力画像のフレームにおける１フレーム期間に占める黒を表示すべき期間の比率である黒表示比率を制御する表示比率制御ステップと、
前記黒表示比率から黒表示期間と前記フレームを表示する画像表示期間とを設定する期間設定ステップと、
前記フレームに対し前記黒表示比率に応じた輝度補償を行うための輝度補償情報を求める輝度補償ステップと、
前記フレームと前記黒画像を表示する画像表示ステップと、
を備え、
前記表示比率制御ステップは、
前記黒表示比率を決定する比率決定ステップと、
前記比率決定ステップにより決定されている現在の黒表示比率と、前記比率決定ステップにより決定された新たな黒表示比率との間の比率である過渡黒表示比率を求める過渡黒表示比率算出ステップと、
少なくとも１フレームの表示に関する前記黒表示比率を前記現在の黒表示比率から前記過渡黒表示比率に設定した後に、前記新たな黒表示比率に設定する過渡黒表示比率設定ステップと、
を備え、
前記画像表示ステップは、前記画像表示期間に前記輝度補償情報と前記フレームとに基づいて輝度補償画像を表示させ、前記黒表示期間に黒画像を表示させる
ことを特徴とする画像表示方法。
【請求項３８】
入力画像を入力する画像入力機能と、
前記入力画像のフレームにおける１フレーム期間に占める黒を表示すべき期間の比率である黒表示比率を制御する表示比率制御機能と、
前記黒表示比率から黒表示期間と前記フレームを表示する画像表示期間とを設定する期間設定機能と、
前記フレーム対しに前記黒表示比率に応じた輝度補償を行うための輝度補償情報を求める輝度補償機能と、
前記フレームと前記黒画像を表示する画像表示機能と、
をコンピュータによって実現し、
前記表示比率制御機能は、
前記黒表示比率を決定する比率決定機能と、
前記比率決定機能により決定されている現在の黒表示比率と、前記比率決定機能により決定された新たな黒表示比率との間の比率である過渡黒表示比率を求める過渡黒表示比率算出機能と、
少なくとも１フレームの表示に関する前記黒表示比率を前記現在の黒表示比率から前記過渡黒表示比率に設定した後に、前記新たな黒表示比率に設定する過渡黒表示比率設定機能と、
を実現し、
前記画像表示機能は、前記画像表示期間に前記輝度補償情報と前記フレームとに基づいて輝度補償画像を表示させ、前記黒表示期間に黒画像を表示させる
ことを特徴とする画像表示方法のプログラム。
【請求項３９】
入力画像を入力する画像入力ステップと、
前記入力画像の１フレーム期間にフレームと黒画像を表示するときの前記フレームを表示すべき期間の比率である画像表示比率を制御する表示比率制御ステップと、
前記画像表示比率から黒表示期間と前記フレームを表示する画像表示期間とを設定する期間設定ステップと、
前記フレームに対し前記画像表示比率に応じた輝度補償を行うための輝度補償情報を求める輝度補償ステップと、
前記フレームと前記黒画像を表示する画像表示ステップと、
を備え、
前記表示比率制御ステップは、
前記画像表示比率を決定する比率決定ステップと、
前記比率決定ステップにより決定されている現在の画像表示比率と、前記比率決定ステップにより決定された新たな画像表示比率との間の比率である過渡画像表示比率を求める過渡画像表示比率算出ステップと、
少なくとも１フレームの表示に関する前記画像表示比率を前記現在の画像表示比率から前記過渡画像表示比率に設定した後に、前記新たな画像表示比率に設定する過渡画像表示比率設定ステップと、
を備え、
前記画像表示ステップは、前記画像表示期間に前記輝度補償情報と前記フレームとに基づいて輝度補償画像を表示させ、前記黒表示期間に黒画像を表示させる
ことを特徴とする画像表示方法。
【請求項４０】
入力画像を入力する画像入力機能と、
前記入力画像の１フレーム期間にフレームと黒画像を表示するときの前記フレームを表示すべき期間の比率である画像表示比率を制御する表示比率制御機能と、
前記画像表示比率から黒表示期間と前記フレームを表示する画像表示期間とを設定する期間設定機能と、
前記フレーム対しに前記画像表示比率に応じた輝度補償を行うための輝度補償情報を求める輝度補償機能と、
前記フレームと前記黒画像を表示する画像表示機能と、
をコンピュータによって実現し、
前記表示比率制御機能は、
前記画像表示比率を決定する比率決定機能と、
前記比率決定機能により決定されている現在の画像表示比率と、前記比率決定機能により決定された新たな画像表示比率との間の比率である過渡画像表示比率を求める過渡画像表示比率算出機能と、
少なくとも１フレームの表示に関する前記画像表示比率を前記現在の画像表示比率から前記過渡画像表示比率に設定した後に、前記新たな画像表示比率に設定する過渡画像表示比率設定機能と、
を実現し、
前記画像表示機能は、前記画像表示期間に前記輝度補償情報と前記フレームとに基づいて輝度補償画像を表示させ、前記黒表示期間に黒画像を表示させる
ことを特徴とする画像表示方法のプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、消費電力の増加を抑制しつつ、動画及び静止画の画質を向上させる画像表示装置及びその画像表示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置や有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示装置等の薄型表示装置の高性能化が進み、従来、陰極線管（以下、ＣＲＴという）が主流であったテレビ分野にも普及しはじめてきている。
【０００３】
しかし、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置には、動画像を表示すると画像がぼけて見えるという問題があった。この問題は、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置とＣＲＴとでは画像表示方法の時間軸特性が異なるために発生するものであった。以下、この問題の原因について簡単に説明する。
【０００４】
画素毎の表示・非表示の選択スイッチとしてトランジスタを用いた液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置は、表示した画像が１フレーム期間保持される表示方法（以下、ホールド型表示という）を採用した表示装置である。一方、ＣＲＴは、各画素は一定時間点灯した後に暗くなる表示方法（以下、インパルス型表示という）を採用した表示装置である。
【０００５】
ホールド型表示の場合、動画像の各フレームを表示してから次のフレームを表示するまでの間、同じ画像が表示された状態になる。動画像中のフレームＮが表示されてから次のフレームＮ＋１が表示されるまでの間（フレーム間）は、フレームＮと同じ画像が表示された状態となる。動画像中に動体が映っている場合、画面上ではフレームＮが表示されてからフレームＮ＋１が表示されるまでの間、動体は静止していることになる。フレームＮ＋１が表示された時に動体が不連続に移動する。
【０００６】
一方、観察者が動体に注目していて、動体を追従して観察する場合（観察者の眼球運動が随従運動の場合）、観察者は眼球を動かして無意識のうちに連続的に滑らかに動体を追従しようとする。
【０００７】
すると、画面上における動体の動きと観察者が想定する動体の動きとの間に差違が生じる。この差違が原因となり、観察者の網膜上に動体の速度に応じてずれた画像が提示されることとなる。観察者はずれた画像が重ね合わされたズレ画像を知覚するため、動画像がぼけているような印象を受けることになる。
【０００８】
動画像の動きが高速になるほど、観察者の網膜上に提示される画像のずれが大きくなるため、観察者はよりぼけた印象を受けることになる。
【０００９】
インパルス型表示の場合はこのような「ボケ」は起こらない。インパルス型表示の場合は、動画像のフレーム間（例えば、上述のフレームＮとフレームＮ＋１との間）では黒が表示されるからである。
【００１０】
フレーム間で黒が表示されていることにより、観察者が眼球を動かしてなめらかに動体を追従している場合でも、画像が表示されている瞬間以外は観察者には画像が見えていない。観察者は動画像の１フレームをそれぞれ独立した画像として認識するため、網膜上に提示される画像がずれることはない。
【００１１】
ホールド型表示を行う表示装置における上述の問題を解決するために、フレームを表示した後に何らかの手段で「黒」を表示する手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１２】
また、入力画像が、動画か静止画かを判別し、動画の場合にのみ、連続するフレーム間に黒を表示する手法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１１−１０９９２１号公報
【特許文献２】特開２００２−１２３２２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
特許文献１では、フレーム間で液晶の画面を意図的に「黒」にすることにより、擬似的にＣＲＴのようなインパルス型表示を行い、動画の画質劣化を抑制している。しかし、黒表示期間中も点灯しているバックライトの消費電力が無駄になる。また、静止画においては、インパルス型表示に起因するフリッカが発生するという問題がある。
【００１４】
特許文献２では、上記問題を解決するために、静止画表示時には、ホールド型表示、動画表示時には、インパルス型表示とする制御を行っている。しかし、上記の方法では、例えば、動きの小さい動画も動きの大きい動画でも同様に黒が表示されるため、十分な消費電力低減効果は得られない。消費電力低減効果を大きくするために、例えば、動画、静止画の判定基準を動画よりにすることもできるが、その場合、動画の画質が低下する。更にインパルス表示とホールド表示の切り替えのような急激な黒表示時間比率（黒表示期間／１フレーム期間）の変化は、フリッカとして観察者に視認され、画質の低下を招く。
【００１５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、消費電力の増加を抑制しつつ、液晶表示装置に表示される動画及び静止画の画質を向上させる画像表示装置及びその画像表示方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、入力画像を入力する画像入力手段と、前記入力画像のフレームにおける１フレーム期間に占める黒を表示すべき期間の比率である黒表示比率を制御する表示比率制御手段と、前記黒表示比率から黒表示期間と前記フレームを表示する画像表示期間とを設定する期間設定手段と、前記フレームに前記黒表示比率に応じた輝度補償を行うための輝度補償情報を求める輝度補償手段と、前記フレームと前記黒画像を表示する画像表示手段と、を備え、前記表示比率制御手段は、前記黒表示比率を決定する比率決定手段と、前記比率決定手段により決定されている現在の黒表示比率と、前記比率決定手段により決定された新たな黒表示比率との間の比率である過渡黒表示比率を求める過渡黒表示比率算出手段と、少なくとも１フレームの表示に関する前記黒表示比率を前記過渡黒表示比率に設定してから、前記黒表示比率を前記新たな黒表示比率に設定する過渡黒表示比率設定手段と、を備え、前記画像表示手段は、前記画像表示期間に前記輝度補償情報と前記フレームとに基づいて輝度補償画像を表示させ、前記黒表示期間に黒画像を表示させることを特徴とする画像表示装置である。
【００１７】
また、本発明は、入力画像を入力する画像入力手段と、前記入力画像の１フレーム期間にフレームと黒画像を表示するときの前記フレームを表示すべき期間の比率である画像表示比率を制御する表示比率制御手段と、前記画像表示比率から黒表示期間と前記フレームを表示する画像表示期間とを設定する期間設定手段と、前記フレームに対し前記画像表示比率に応じた輝度補償を行うための輝度補償情報を求める輝度補償手段と、前記フレームと前記黒画像を表示する画像表示手段と、を備え、前記表示比率制御手段は、前記画像表示比率を決定する比率決定手段と、前記比率決定手段により決定されている現在の画像表示比率と、前記比率決定手段により決定された新たな画像表示比率との間の比率である過渡画像表示比率を求める過渡画像表示比率算出手段と、少なくとも１フレームの表示に関する前記画像表示比率を前記現在の画像表示比率から前記過渡画像表示比率に設定した後に、前記新たな画像表示比率に設定する過渡画像表示比率設定手段と、を備え、前記画像表示手段は、前記画像表示期間に前記輝度補償情報と前記フレームとに基づいて輝度補償画像を表示させ、前記黒表示期間に黒画像を表示させることを特徴とする画像表示装置である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、１フレーム期間中に適度に黒表示画面を入れることにより、消費電力の増加を抑制しつつ、画像表示装置に表示される動画、静止画の画質を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照しつつ、本発明の画像表示装置の実施の形態について説明する。
【００２０】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態の液晶表示装置１０について図１から図１２に基づいて説明する。
【００２１】
（１）液晶表示装置１０の構成
図１に、本発明の第１の実施形態による液晶表示装置１０の構成を示す。
【００２２】
入力画像信号は、フレームメモリ１２、動画／静止画判定部１４、表示比率制御部１６に入力される。
【００２３】
フレームメモリ１２は、入力画像信号を１フレーム期間保持し、１フレーム遅延された画像信号として動画／静止画判定部１４に出力する。なお、ここで言う「１フレーム」とは、液晶表示装置１０に表示する１枚の画像のことを指しており、インターレース画像信号において一般に言われる１フィールドと、ここで言う１フレームとは同一のものを指すとする。
【００２４】
動画／静止画判定部１４は、入力画像信号とフレームメモリ１２により１フレーム期間遅延された画像信号を用いて、時間的に隣接する２フレーム間の動画／静止画を検出し、その結果を動き情報として表示比率制御部１６に出力する。
【００２５】
表示比率制御部１６では、入力された動き情報に基づき、液晶パネル１８に表示する入力画像信号のフレーム間に表示する黒表示の１フレーム期間における表示比率（黒表示時間比率）を決定し、黒表示時間比率情報としてバックライト輝度制御部に出力する。また、画像信号及び制御信号（水平同期信号、垂直同期信号等）を液晶パネル１８に出力する。
【００２６】
バックライト輝度制御部２０は、入力された黒表示時間比率情報に基づきバックライト２２の輝度を決定し、バックライト輝度制御信号としてバックライト２２に出力する。液晶パネル１８は、入力された画像信号及び制御信号に基づきフレーム間に黒表示を内挿した画像信号を表示する。また、バックライト２２は、バックライト輝度制御信号に基づいた輝度で発光する。
【００２７】
次に各部の動作について説明する。
【００２８】
（２）動画／静止画判定部１４
動画／静止画判定部１４は、入力画像信号の複数のフレームを用いて動画／静止画を検出し、動き情報として出力する。
【００２９】
本実施形態では、入力画像信号をフレームメモリ１２で１フレーム期間保持し、１フレーム遅延された画像信号と入力画像信号、すなわち時間的に隣接する２フレームを用いて動画／静止画を検出している。但し、動画／静止画を検出するフレームは、時間的に連続する２フレームに限らず、例えば、入力画像信号がインターレースの画像信号の場合に、偶数フィールドもしくは奇数フィールドのみを用いて動画／静止画検出を行っても良い。
【００３０】
動画／静止画検出手段としては様々に考えられるが、本実施形態では、２フレーム間の絶対値差分和を求め、絶対値差分和に対し、閾値処理を行うことで、入力画像が動画であるが、静止画であるかの検出を行った。すなわち、水平画素数Ｘ、垂直画素数Ｙの第Ｎフレームと第Ｎ＋１フレームの絶対値差分和は、数式１で表される。
【数１】
2006189661.tif 000003
【００３１】
ＳＡＤは、絶対値差分和を表し、ｆ（ｕ，ｖ，ｎ）は、第ｎフレームの位置（ｕ，ｖ）の画素のＹ値を表している。ｆ（ｕ，ｖ，ｎ）は、赤、緑、青の画素値（階調）線形和として数式２のように表される。
【数２】
2006189661.tif 000004
【００３２】
Ｒ（ｕ，ｖ，ｎ）、Ｇ（ｕ，ｖ，ｎ）、Ｂ（ｕ，ｖ，ｎ）は、それぞれ、位置（ｕ，ｖ）における、赤、緑、青の画素値を表している。なお、本実施形態では、Ｙ値の絶対値差分和を求めたが、赤、緑、青の画素値の絶対値差分和を求める構成としてもよい。
【００３３】
また、本実施形態では、１フレームの全ての画素について絶対値差分和を求める構成としているが、処理を簡略化するために、離散的な画素に対して絶対値差分和を求める構成としても良いし、また１フレームを縮小し、縮小画像に対して絶対値差分和を求める構成としても良い。更に、フレーム間の絶対値差分和は隣接フレーム間以外にも、２フレーム毎やその他複数フレーム毎で求める構成としてもよい。
【００３４】
また、より動作をロバストにするために、過去数フレームの動き情報を利用して、現フレームの動き情報を決定する手法としてもよい。例えば、動き情報として静止画を０、動画を１として、過去５フレームの動き情報から中央値処理を行い、中央値の動き情報を現フレームの動き情報とする。上記のような処理をすることで、動き検出の失敗により、静止画にもかかわらず、あるフレームのみ動画と検出されても、中央値処理により、動き検出結果は静止画となる。数式１により求められた絶対値差分和に対して閾値処理を行い、入力画像が動画か静止画かを判別する。すなわち、絶対値差分和が所定の閾値以上であれば動画とし、絶対値差分和が所定の閾値未満であれば静止画とする。動画、静止画の判別結果は、動き情報として表示比率制御部１６に入力される。
【００３５】
（３）表示比率制御部１６
表示比率制御部１６は、入力された動き情報に基づき黒表示時間比率を決定する。
【００３６】
本実施形態では、静止画時の黒表示時間比率を０％、動画時の黒表示時間比率を５０％とする。動き情報が静止画から動画に変化した場合の本実施形態の黒表示時間比率の変化について説明する。
【００３７】
（３−１）静止画から動画に変わった場合
まず、動き情報が静止画から動画に変わった場合について説明する。
【００３８】
静止画から動画に変わった場合、黒表示時間比率は、０％から５０％に変化することになるが、直ちに０％から５０％に変化した場合、急激な黒表示時間比率の変化のためにフリッカが発生する。そこで、本実施形態では、黒表示時間比率の変化時に、静止画の黒表示時間比率（０％）と動画の黒表示時間比率（５０％）の間に過渡黒表示時間比率を設定し、過渡黒表示時間比率を経て黒表示時間比率を変化させる。
【００３９】
図２は、静止画の黒表示時間比率から、動画の黒表示時間比率に変化した場合の、表示の様子を模式的に示した図である。
【００４０】
図２の３フレーム目で動き情報が静止画から動画に変化したとする。静止画時は、黒表示時間比率が０％のため、１フレーム期間全体で画像が表示される。動き情報が動画に変わった場合は、黒表示時間比率が５０％となる。
【００４１】
しかし、急激に黒表示時間比率が変化しないように、黒表示時間比率０％と黒表示時間比率５０％間に過渡黒表示時間比率を設定し、徐々に黒表示時間比率が変化するようにする。過渡黒表示時間比率の１フレームにおける変化量は、黒表示時間比率の変化によるフリッカが視認されない視認限以下が望ましい。視認限は、表示装置の輝度等により変化するが、図２では、過渡黒表示時間比率の１フレームにおける変化量が１０％となるよう設定されている。そのため、黒表示時間比率０％から黒表示時間比率５０％の間に、過渡黒表示時間比率として１０％、２０％、３０％、４０％が設定されることとなる。上記のように動作させることで、急激な黒表示時間比率の変化を抑制することができ、フリッカの発生を防止することができる。
【００４２】
同様に、動き情報が動画から静止画に変化した場合も、図３に示すように過渡黒表示時間比率を設定し、急激な黒表示時間比率の変化を抑制する。
【００４３】
（３−２）過渡黒表示期間に動き情報が変化した場合
次に、過渡黒表示期間に動き情報が変化した場合について説明する。
【００４４】
図４は、過渡黒表示期間に動き情報が変化した場合の表示の様子を模式的に示したものである。
【００４５】
図４は、３フレーム目に動き情報が静止画から動画に変わり、６フレーム目に再び動き情報が動画から静止画に変わっている。この場合、過渡黒表示時間比率は、図４に示すように、動き情報が静止画から動画に変わった際に、一旦黒表示時間比率は大きくなるが、過渡黒表示期間中に動き情報が再び動画から静止画に変わっているため、黒表示時間比率が小さくなっている。すなわち、第Ｎフレームの黒表示時間比率Ｂｒ（Ｎ）は、数式３のように表される。
【数３】
2006189661.tif 000005
【００４６】
但し、
【数４】
2006189661.tif 000006
【００４７】
ここで、Ｔｒは、過渡黒表示時間比率の変化量（本実施形態では、１０％）、Ｍ（Ｎ）は、第Ｎフレームの動き情報、Ｂｍａｘは、動画時の最大の黒表示時間比率（本実施形態では５０％）、Ｂｍｉｎは、静止画時の最小の黒表示時間比率（本実施形態では０％）を表している。Ｍ（Ｎ）は、数式５のように表される。
【数５】
2006189661.tif 000007
【００４８】
数式３を毎フレーム評価することで、第Ｎフレームの黒表示時間比率を求めることができる。
【００４９】
ここで、数式３では、毎フレーム黒表示時間比率を変化させることとなるが、複数フレーム毎に黒表示時間比率を変化させる構成としてもよい。この場合、黒表示時間比率を評価するフレームの間隔をΔＮとすると、黒表示時間比率は、数式６のように表される。
【数６】
2006189661.tif 000008
【００５０】
上記のような処理により、表示比率制御部１６で黒表示時間比率が決定され、黒表示時間比率情報としてバックライト輝度制御部２０に入力される。また、液晶パネル１８に表示する画像信号と共に、液晶パネル１８を動作させるための制御信号（水平同期信号、垂直同期信号等）が出力される。
【００５１】
（４）液晶パネル１８
（４−１）液晶パネル１８の構成
液晶パネル１８の構成について図５に基づいて説明する。
【００５２】
液晶パネル１８は、本実施形態ではアクティブマトリクス型のものであり、図５に示すように、アレイ基板１８０上に複数本の信号線１８１及びこれと交差する複数本の走査線１８２が図示しない絶縁膜を介してマトリクス状に配置されており、両線１８１，１８２の各交差部には画素１８３が形成されている。信号線１８１及び走査線１８２の端部は、信号線駆動回路１８４及び走査線駆動回路１８５にそれぞれ接続されている。
【００５３】
画素１８３において、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）からなるスイッチ素子１８６は、画像信号書込み用のスイッチ素子であり、そのゲートは１水平ライン毎に共通に走査線１８２に接続され、ソースは１垂直ライン毎に信号線１８１に共通に接続されている。さらに、ドレインは画素電極１８７に接続されると共に、この画素電極１８７と電気的に並列に配置された補助容量１８８に接続されている。
【００５４】
画素電極１８７は、アレイ基板１８０上に形成され、この画素電極１８７と電気的に相対する対向電極１８９は、図示しない対向基板上に形成されている。対向電極１８９には、図示しない対向電圧発生回路から所定の対向電圧が与えられている。また画素電極１８７と対向電極１８９との間には液晶層１９０が保持され、アレイ基板１８０と前記対向基板の周囲は図示しないシール材により封止されている。
【００５５】
なお、液晶層１９０に用いる液晶材料は、どのようなものでも良いが、後述するように、本実施形態による液晶パネル１８は、１フレーム期間に画像表示と黒表示の２つの画像信号を書き込む必要があるため、比較的高速に応答するものが望ましい。例えば、強誘電性液晶やＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  Ｂｅｎｄ）モードの液晶等が良い。
【００５６】
走査線駆動回路１８５は、図示しないシフトレジスタ、レベルシフタ及びバッファ回路等から構成されている。この走査線駆動回路１８５は、表示比率制御部１６から制御信号として出力された垂直スタート信号や垂直クロック信号に基づいて、各走査線１８２に行選択信号を出力する。
【００５７】
信号線駆動回路１８４は、図示しないアナログスイッチ、シフトレジスタ、サンプルホールド回路、ビデオバス等から構成されている。この信号線駆動回路１８４には、表示比率制御部１６から制御信号として出力された水平スタート信号及び水平クロック信号が入力されると共に、画像信号が入力されている。
【００５８】
（４−２）液晶パネル１８の動作
次に、本実施形態による液晶パネル１８の動作について説明する。
【００５９】
図６に本実施形態による液晶パネル１８のタイミングチャートを示す。図６は、信号線駆動回路１８４から出力される表示信号及び走査線駆動回路１８５から出力される走査線信号の駆動波形、並びに液晶パネル１８における画像表示状態を示したものである。なお、図６では、説明を簡単にするために、ブランキング期間を図示していないが、通常、一般的な液晶パネル１８の駆動信号は、水平及び垂直ブランキング期間を有している。
【００６０】
信号線駆動回路１８４からは、１水平走査期間の前半に画像表示信号が、後半に黒表示信号が出力される。走査線駆動回路１８５では、画像表示信号を供給すべき各画素１８３に対応する走査線１８２を１水平走査期間の前半に選択し、黒表示信号を供給すべき各画素１８３に対応する走査線１８２を１水平走査期間の後半に選択する。
【００６１】
図６は、黒表示時間比率が５０％の場合のタイミングチャートである。
【００６２】
垂直走査線数をＶとしたとき、１水平走査期間の前半に１ライン目の走査線１８２を選択して対応する画素１８３に画像表示信号を供給するときには、１水平走査期間の後半にはＶ／２＋１ライン目の走査線１８２を選択して対応する画素１８３に黒表示信号を供給する。
【００６３】
同様に、１水平走査期間の前半に２ライン目の走査線１８２を選択したときには、１水平走査期間の後半にＶ／２＋２ライン目の走査線１８２を選択する。
【００６４】
同様にして、１水平走査期間の前半と後半とでそれぞれ、順次その次の走査線１８２を選択してゆく。
【００６５】
このようにして、１水平走査期間の前半にＶライン目の走査線１８２が選択されて対応する画素１８３に画像表示信号が供給されたときは、１水平走査期間の後半にはＶ／２ライン目の走査線１８２が選択されて対応する画素１８３に黒表示信号が供給される。
【００６６】
図７は、黒表示時間比率が５０％の場合における液晶パネル１８上の表示状態を示したものである。
【００６７】
図７（ａ）は、Ｖ／２＋１ライン目までｎフレーム目の画像表示信号の書き込みが完了し、１ライン目に黒表示信号を書き込んだときの表示状態を示している。図７（ｂ）は、Ｖ／２＋２ライン目までｎフレーム目の画像表示信号を書き込み、２ライン目に黒表示信号を書き込んだ時の表示状態を示している。図７（ｃ）は、Ｖライン目にｎフレーム目の画像表示信号を書き込み、Ｖ／２−１ライン目に黒表示信号を書き込んだ時の表示状態を示している。図７（ｄ）は、１ライン目にｎ＋１フレーム目の画像表示信号を書き込み、Ｖ／２ライン目に黒表示信号を書き込んだ時の表示状態を示している。図７（ｅ）は、Ｖ／２ライン目にｎ＋１フレーム目の画像表示信号を書き込み、Ｖライン目に黒表示信号を書き込んだ時の表示状態を示している。
【００６８】
図６では、黒表示時間比率が５０％の場合について示したが、同様に黒表示信号の書き込み開始タイミングを変更、すなわち、走査線１８２信号のタイミングを変更することにより任意の黒表示期間の設定が可能である。よって、表示比率制御部１６で、黒表示時間比率を決定し、黒表示信号の書き込み開始タイミングを制御信号として液晶パネル１８に入力することで、任意の黒表示時間比率により液晶パネル１８に画像を表示することが可能となる。
【００６９】
（５）バックライト輝度制御部２０
（５−１）バックライト輝度制御部２０の構成
バックライト輝度制御部２０では、入力された黒表示時間比率情報を用いてバックライト２２の光源を制御するバックライト輝度制御信号を出力する。すなわち、バックライト２２の光源がアナログ変調のＬＥＤであれば、アナログ電圧信号を、パルス幅変調（ＰＷＭ）のＬＥＤであれば、パルス幅変調信号を出力する。また、光源が冷陰極管であれば、冷陰極管点灯用のインバータに入力されるアナログ電圧を出力する。
【００７０】
なお、本実施形態では、比較的簡単な構成で、輝度のダイナミックレンジを大きく取ることができるパルス幅変調方式のＬＥＤ光源を用いた。予め、ＬＥＤ光源に入力するパルス幅とバックライト２２の輝度の関係を測定し、バックライト輝度制御部２０に保持しておく。保持しておくデータとしては、例えば、上記関係が関数で表現できる場合は関数を保持しておけばよい。
【００７１】
また、ＬＵＴ（Ｌｏｏｋ−ｕｐ  Ｔａｂｌｅ）としてＲＯＭ等に保持しておいても良い。
【００７２】
また、ＬＥＤ光源が赤、緑、青の３原色のＬＥＤを混色して白を表示する構成であれば、それぞれのＬＥＤのデータを保持しておくのが望ましい。
【００７３】
（５−２）黒表示時間比率と相対輝度との関係
図８は、黒表示時間比率範囲を０％から５０％と設定した場合の、黒表示時間比率と、液晶パネル１８相対透過率、バックライト２２相対輝度、液晶表示装置１０相対輝度との関係を示したものである。横軸が、黒表示時間比率、右側縦軸が、黒表示時間比率が０％の時の、液晶パネル１８の透過率に対する相対透過率、左側縦軸が、黒表示時間比率が１００％の時の、バックライト２２の輝度に対する相対輝度を示している。
【００７４】
本実施形態で用いた液晶パネル１８は、黒表示時間比率が大きくなるにつれ、線形に透過率が減少するため、バックライト２２の輝度を黒表示時間比率が大きくなるにつれ大きくし、液晶表示装置１０の相対輝度、すなわち、液晶パネル１８透過後の輝度が一定になるようにバックライト２２の輝度を制御する。図８より、黒表示時間比率とバックライト２２の相対輝度の関係が求まり、更にバックライト２２相対輝度と、ＬＥＤ光源に入力するパルス幅の関係から、黒表示時間比率とパルス幅の関係を求めることができ、表示比率制御部１６で求められた黒表示時間比率情報より、パルス幅で表されるバックライト輝度制御信号を求めることができる。
【００７５】
なお、様々な黒表示時間比率で表示された液晶パネル１８上で、輝度が１フレーム期間中で常に一定となるように制御することとしたが、１フレーム期間中で基準となる輝度を中心として所定の範囲内で輝度が変動するのを抑える制御を行ってもよい。すなわち、人間の眼で見た場合に、輝度の変化を感じない範囲で輝度の変動を抑える制御であれば、本実施形態の目的を達成することができる。
【００７６】
（５−３）バックライト輝度制御部２０の変更例
上記では、パルス幅とバックライト輝度の関係をデータとして保持していく方法を示したが、様々な黒表示時間比率で表示された液晶パネル１８上で、輝度が一定となる黒表示時間比率とパルス幅の関係を保持しておいても良い。
【００７７】
すなわち、ある黒表示時間比率で液晶パネル１８に白画像を表示し、バックライト輝度を、液晶パネル１８透過後の輝度が所定の値となるように制御し、そのときのＬＥＤ光源に入力しているパルス幅を求める。上記操作を様々な黒表示時間比率で行い、黒表示時間比率とパルス幅の関係を求め、データとして保持しておく。入力された黒表示時間比率情報で上記データを参照することにより、バックライト２２の輝度は制御され、任意の黒表示時間比率に対し、液晶パネル１８上の輝度を一定に保つことが可能となる。
【００７８】
また、上記以外にも、バックライト２２にフォトダイオード等を設置し、バックライト２２の輝度をフォトダイオード等で計測しながらフィードバックを行い、ＬＥＤ光源の輝度を制御する方法でも良い。特にＬＥＤ光源は、温度により発光特性が変化するために、上記のようにフォトダイオード等によりフィードバックを行う構成は有効である。
【００７９】
（６）バックライト２２
バックライト２２は、上記のように、様々な光源により構成可能であるが、本実施形態では、ＬＥＤを光源とする直下型バックライト２２とした。
【００８０】
但し、バックライト２２の構成は、上記に限定されるものではなく、例えば、導光板を用いたエッジライト型バックライト２２でも構わない。バックライト２２は、バックライト輝度制御部２０から出力されたバックライト輝度制御信号により、輝度が制御される。
【００８１】
（７）液晶表示装置１０の効果
次に、本実施形態による液晶表示装置１０の効果を説明する。
【００８２】
液晶表示装置１０は、入力画像が動画か静止画であるかを判別し、動画時に黒表示時間比率を大きくすることで動画のきれを向上させ、静止画時は、黒表示時間比率を小さくすることで、バックライト２２の輝度を低下させることができ消費電力を低下させることができると共に、静止画時に擬似的なインパルス表示を行うことで発生するフリッカを抑制することが可能となる。
【００８３】
また、黒表示時間比率の急激な変化により発生するフリッカを、過渡黒表示期間を設定することにより可及的に抑制することが可能となる。ここで、急激な黒表示時間比率の変化によるフリッカの発生の原理について説明する。
【００８４】
図９は、画像表示時間比率（＝１−黒表示時間比率）がｔ０からｔ１に変化（ｔ０＜ｔ１）したときの表示輝度の変化を模式的に示した図である。ｔ０期間の相対表示輝度をＬ０、ｔ１期間の相対表示輝度をＬ１とすると、１フレーム期間の平均輝度は画像表示時間比率によらず一定であるため、数式７が成り立つ。
【数７】
2006189661.tif 000009
【００８５】
次に、画像表示時間比率がｔ０からｔ１に変化する場合の任意の１フレーム期間の相対積分輝度を考える。人間の目は、ある一定期間に網膜が受けた刺激を積分して明るさを知覚している。そこで、１フレーム期間の液晶表示装置１０の輝度を積分することで知覚する明るさをモデル化した。なお、一定に制御される積分輝度の値は、例えば、黒挿入制御を行わない場合の相対積分輝度、あるいは、バックライト２２を最大の発光輝度で発光させて、制御範囲内で最大の黒挿入率で画像を表示したときの積分輝度、を用いて定義されることができる。これに限らず、バックライト２２をある特定の発光輝度で発光させて、ある特定の黒挿入率で画像を表示した場合の積分輝度を用いることもできる。
【００８６】
図１０に画像表示時間比率がｔ０からｔ１に変化する場合の任意の１フレーム期間における相対積分輝度の時間変化を示す。横軸が時間、縦軸が相対積分輝度を示している。画像表示時間比率がｔ０もしくはｔ１で一定の場合、任意の１フレーム期間における相対積分輝度は、一定値Ｌａｖｅとなる。しかし、画像表示時間比率がｔ０からｔ１に変化するタイミングでは、任意の１フレーム期間において、画像表示時間比率がｔ０の時の相対輝度Ｌ０の一部と、画像表示時間比率がｔ１の時の相対輝度Ｌ１の一部が積分されることとなり、相対積分輝度は、図１０に示すように小さい値に変化する。この時の最小値をＬｍｉｎとすると、Ｌｍｉｎは数式７を利用して、数式８のように表される。
【数８】
2006189661.tif 000010
【００８７】
よって、相対積分輝度の変化量ΔＬは、数式９のように表される。
【数９】
2006189661.tif 000011
【００８８】
また、相対積分輝度がＬａｖｅに比べ小さくなっている期間Δｔは、図１０より、数式１０のように表される。
【数１０】
2006189661.tif 000012
【００８９】
知覚されるフリッカは、フリッカの強度（ΔＬ）とフリッカの発生期間（Δｔ）との積に比例すると考えられるため、知覚されるフリッカＩは、数式１１のように表される。
【数１１】
2006189661.tif 000013
【００９０】
ここで、αは比例定数を表している。
【００９１】
一方、図１１に示すように、画像表示時間比率がｔ０からｔ１（ｔ０＞ｔ１）に変化した場合についても同様に考えると、任意の１フレーム期間における相対積分輝度は、図１２のようになる。すなわち、画像表示時間比率がｔ０からｔ１に変化するタイミングでは、任意の１フレーム期間において、画像表示時間比率がｔ０の時の相対輝度Ｌ０の一部と、画像表示時間比率がｔ１の時の相対輝度Ｌ１の一部が積分されることとなり、相対積分輝度は、図１２に示すように大きい値に変化する。この時の最大値をＬｍａｘとすると、Ｌｍａｘは数式７を利用して、数式１２のように表される。
【数１２】
2006189661.tif 000014
【００９２】
よって、相対積分輝度の変化量ΔＬは、数式１３のように表される。
【数１３】
2006189661.tif 000015
【００９３】
また、相対積分輝度がＬａｖｅに比べ大きくなっている期間Δｔは、図１２より、数式１４のように表される。
【数１４】
2006189661.tif 000016
【００９４】
よって知覚されるフリッカＩは、数式１５のように表される。
【数１５】
2006189661.tif 000017
【００９５】
以上より、画像表示時間比率がｔ０からｔ１に変化する際に知覚されるフリッカは、数式１１、数式１５より、画像表示時間比率の変化量、すなわち黒表示時間比率の変化量に比例することとなる。よって、知覚されるフリッカが認知限以下になるように黒表示時間比率の変化量で過渡黒表示期間を設定することで、急激な黒表示時間比率の変化によるフリッカの発生を抑制することができる。
【００９６】
以上説明したように、本実施形態による液晶表示装置１０によれば、入力画像が動画、静止画により黒表示時間比率を変化させることにより、消費電力の増加を抑制しつつ、表示される入力画像の画質を向上させることが可能となる。更に、急激な黒表示時間比率の変化により発生するフリッカも、可及的に抑制することが可能となる。
【００９７】
［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態の液晶表示装置１０について図１３と図１４に基づいて説明する。
【００９８】
（１）液晶表示装置１０の構成
図１３に、本発明の第２の実施形態による液晶表示装置１０の構成を示す。
【００９９】
第２の実施形態による液晶表示装置１０の基本的な構成は第１の実施形態と同様であるが、入力画像から動き検出部２４により動画／静止画より詳細な動き情報を検出し、より細かく分割された黒表示時間比率を制御することを特徴とする。
【０１００】
（２）動き検出部２４
（２−１）動き検出部２４の構成
動き検出部２４は、入力画像信号の複数のフレームを用いて動きを検出し、動き情報として出力する。本実施形態では、入力画像信号をフレームメモリ１２で１フレーム期間保持し、１フレーム遅延された画像信号と入力画像信号、すなわち時間的に隣接する２フレームを用いて動きを検出している。但し、動きを検出するフレームは、時間的に連続する２フレームに限らず、例えば、入力画像信号がインターレースの画像信号の場合に、偶数フィールドもしくは奇数フィールドのみを用いて動き検出を行っても良い。
【０１０１】
動き検出手段としては様々に考えられるが、本実施形態では、ブロックマッチングにより動きベクトルを求める手法とした。ブロックマッチングとは、Ｍｏｖｉｎｇ  Ｐｉｃｔｕｒｅ  Ｅｘｐｅｒｔｓ  Ｇｒｏｕｐ（ＭＰＥＧ）等の動画の符号化に用いられる動きベクトル検出手法であり、図１４に示すように、入力画像信号のｎフレーム（参照フレーム）を正方形の領域（ブロック）に分割し、ブロック毎に、ｎ＋１フレーム（探索先フレーム）の類似領域を探索する。類似領域の評価方法は、一般に絶対値差分和（ＳＡＤ）や、差分の二乗和（ＳＳＤ）等が用いられるが、本実施形態ではＳＡＤを用い、数式１６に従い求めた。
【数１６】
2006189661.tif 000018
【０１０２】
ここで、ｐ（ｘ，ｎ）は、ｎフレームの位置ｘの画素値を表し、Ｂは参照ブロックの領域を表している。様々なｄについて、数式１６を用いてＳＡＤを求め、ＳＡＤが最小となるｄが参照ブロックＢの動きベクトルと推定される。これは、数式１７で表される。
【数１７】
2006189661.tif 000019
【０１０３】
参照フレームの全てのブロックについて、数式１６、数式１７を解くとことにより、入力画像信号の隣接フレーム間の動きベクトルを求めることができる。
【０１０４】
（２−２）動き情報を求める方法
次に、検出された動きベクトルから動き情報を求める方法について説明する。
【０１０５】
本実施形態の液晶表示装置１０は、入力画像信号の動き情報に基づき、１フレーム期間における黒表示期間の表示比率を制御する。すなわち、静止画であれば、動画画質を向上させるための黒表示は必要なく、黒表示時間比率は０で構わない。一方、入力画像が動きを含んでいる場合は、その動きに応じた黒表示時間比率を決定する必要がある。しかし、これは、入力画像を観察者が視認する、ホールド効果による画質劣化に基づき黒表示時間比率は決定される。すなわち、入力画像に含まれる動きによるホールド効果起因の画質劣化が大きい場合は、黒表示時間比率を大きくし、一方、入力画像に含まれる動きによるホールド効果起因の画質劣化が小さい場合は、黒表示時間比率を小さくする。
【０１０６】
ホールド効果起因の画質劣化に影響の大きい動き情報、すなわち、黒表示時間比率を決定するための動き情報としては、様々なものが考えられるが、本実施形態では、以下の情報とした。
【０１０７】
１）動きの速さ
２）動きの方向性
３）動体のコントラスト
４）動体の空間周波数
「動きの速さ」とは、入力画像に含まれる動体の速さのことであり、動きの速さが大きいほど黒表示時間比率を大きくし、動きの速さが小さいほど、黒表示時間比率を小さくする。動きの速さが０の場合は、静止画である。これは、動きの速さが大きいほど、観察者の目が動体を追従することにより網膜上で重なるずれ量は大きくなり、よって、ホールド効果起因の画質劣化が大きくなるためである。
【０１０８】
「動きの方向性」とは、入力画像に含まれる動きの方向がどのように分散しているかということである。ホールド効果起因の画質劣化は、観察者の目が動体を追従している場合に起こる劣化であるため、入力画像に含まれる動きが全て同じ方向で一様であれば、ホールド効果起因の画質劣化が顕著となり、逆に、入力画像に含まれる動きが様々な方向であれば、観察者の目は、動体を追従することが困難となり、ホールド効果起因の画質劣化は小さくなる。よって、動きの方向性の分散が小さいほど、黒表示時間比率を大きくし、動きの方向性の分散が大きいほど、黒表示時間比率を小さくすればよい。
【０１０９】
「動体のコントラスト」とは、静止画背景と動体の階調差である。ホールド効果起因の画質劣化は、ぼけであり、静止画背景と動体の階調差が小さくなるほど、静止画背景と動体の境界に発生するぼけは認識されにくくなる。極端な例としては、静止画背景と動体の階調差が０の場合は、ぼけは認識されない。よって、動体のコントラストが大きいほど、黒表示時間比率を大きくし、動体のコントラストが小さいほど、黒表示時間比率を小さくする。
【０１１０】
「動体の空間周波数」とは、動体のテクスチャの細かさを示している。ホールド効果起因の画質劣化は、ぼけとして観察者に認識されるが、ぼけは、動体のエッジで発生する。たとえば、単一の色の動体が動いていても、動体の内部ではエッジが存在しないため、ぼけは認識されない。一方、動体の内部にテクスチャ（例えば縞模様）がある場合は、動体内部のテクスチャのぼけを観察者は認識する。よって、動体の空間周波数が高いほど、黒表示時間比率を大きくし、動体の空間周波数が低いほど、黒表示時間比率を小さくすればよい。なお、上記動き情報は、一例であり、例えば、上記４つの動き情報の一部のみを動き情報としてもよいし、その他の情報を動き情報として追加してもよい。
【０１１１】
（２−３）入力画像より求める方法
次に、上記各情報を動き情報のパラメータとして入力画像より求める方法について説明する。なお、本実施形態では、上記動き検出及び動き情報の算出の前に、隣接フレーム間の差分を求め、フレーム間差分値から、粗く静止画と動画の判定を行った。すなわち、フレーム間差分値に対し閾値演算を行い、閾値未満なら静止画とし、上記動き検出、動き情報算出は行わず、動き情報は静止画として出力する。閾値以上の場合は、上記動き検出、動き情報算出を行い、上記４つのパラメータを動き情報として出力する。
【０１１２】
（２−３−１）動きの速さ
１）上記方法で、各フレームの動きベクトルを推定し、動きベクトルのスカラー量が１以上のものを求める。
【０１１３】
２）上記動きベクトルを４５度ずつ８方向の動き範囲に分類し、各動き範囲に該当する動きベクトルの数を、動き範囲毎に求める。
【０１１４】
３）上記２）で求めた動き範囲毎の動きベクトルの数を降順に並べ、上記１）で求めたスカラー量１以上の動きベクトルの数に対する各動き範囲に該当する動きベクトルの数の割合を求め、累積で全体の９０％以上となるまでの動きベクトル範囲を求める。
【０１１５】
４）上記３）で求めた各動きベクトル範囲のうち、上記１）で求めたスカラー量１以上の動きベクトルの数に対する割合が５％未満のものを切り捨てる。
【０１１６】
５）上記４）で求められた動きベクトル範囲毎に、各動き範囲に該当する動きベクトルのスカラー平均を求めたのち、更に上記３）で求めた各動き範囲の割合で重量平均し、動きの速さを求める。
【０１１７】
（２−３−２）動きの方向性
上記の動きの速さの１）〜４）で求まる動きベクトルの範囲の数を動きの方向性とする。
【０１１８】
（２−３−３）動体のコントラスト
１）隣接フレーム間の画素値の差分値を求める。
【０１１９】
２）上記差分値が１０以上の画素１８３を動き領域とし、動き領域の上記差分値の総和を求める。
【０１２０】
３）上記差分値の総和を上記差分値が１０以上の動き領域の画素数で割った数値を動体のコントラストとする。
【０１２１】
（２−３−４）動体の空間周波数
１）フレーム画像のエッジ方向を検出する。
【０１２２】
２）フレーム画像の動きベクトルを推定し、動きベクトルのスカラー量が１以上のものを求める。
【０１２３】
３）上記１）で求めたエッジ方向と上記２）で求めた動きベクトルの大きさを１としたときの内積を求め、その総和を動体の空間周波数とする。
【０１２４】
上記の方法で求めた４つのパラメータを動き情報として表示比率制御部１６に出力する。
【０１２５】
（２−４）動き情報の変更例
なお、動き情報は、上記４つのパラメータに限るものではなく、その他のパラメータを付加しても良い。
【０１２６】
また、上記の４つのパラメータの一部を用いても良い。
【０１２７】
更に、上記４つのパラメータも、上記の求め方に限るものではなく、その他の方法を用いても良く、例えば、上記方法に示した具体的数値は、その他の数値を用いても構わない。動き情報は、処理量と精度から決定するのが望ましい。
【０１２８】
（３）表示比率制御部１６
（３−１）表示比率制御部１６の機能
表示比率制御部１６では、入力された動き情報に基づき１フレーム期間における表示フレーム間の黒表示時間比率を求める。本実施形態では、動き検出部２４で求めた４つの動き情報の線形和を用いて、数式１８により黒表示時間比率を算出した。
【数１８】
2006189661.tif 000020
【０１２９】
ここでＢｒ（Ｎ）は第Ｎフレームの黒表示時間比率（％）、ｓｐｄは動きの速さ、ｄｉｒは動きの方向性、ｃｒは動体のコントラスト、ｆｒｅｑは動体の空間周波数、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅは重み付け係数である。
【０１３０】
なお、動き情報が静止画である場合は、数式１８の演算は行わず、黒表示時間比率は設定された最小の黒表示時間比率とする。例えば、予め設定された黒表示時間比率が０％から５０％のとき、動き情報が静止画の場合は、黒表示時間比率は０％となる。次に、各重み付け係数であるが、本実施形態では、主観評価実験の結果より、ａ＝３、ｂ＝−０．４、ｃ＝０．０６、ｄ＝０．００１、ｅ＝０．４とした。
【０１３１】
数式１８により黒表示時間比率を求めることができるが、第１の実施形態と同様に、急激な黒表示時間比率の変化を抑制するために、更に黒表示時間比率を修正する。黒表示時間比率は、数式１９に従い修正される。
【数１９】
2006189661.tif 000021
【０１３２】
但し、
【数２０】
2006189661.tif 000022
【０１３３】
ここで、Ｔｒは、過渡黒表示時間比率の変化量、Ｓｇｎ（ａ）は、ａの符号を返す関数である。また、Ｂｍｉｎは、予め設定された黒表示時間比率範囲の最小値、Ｂｍａｘは、予め設定された黒表示時間比率範囲の最大値を示している。なお、第１の実施形態と同様に、複数フレーム毎に黒表示時間比率を変化させる構成としてもよい。この場合、黒表示時間比率を評価するフレームの間隔をΔＮとすると、黒表示時間比率は、数式２１のように表される。
【数２１】
2006189661.tif 000023
【０１３４】
また、動き検出部２４の動き情報の検出結果に対してよりロバストに動作させるために、第１の実施形態と同様に黒表示時間比率に対し中央値処理を行う構成としてもよい。すなわち、過去数フレームにわたる修正前の黒表示時間比率を保持しておき、過去数フレームの修正前の黒表示時間比率の中央値を現フレームの修正前の黒表示時間比率として、数式１９または数式２１を用いて黒表示時間比率を修正する。
【０１３５】
数式１９または数式２１より求められた黒表示時間比率は、黒表示時間比率情報としてバックライト輝度制御部２０に出力される。また、黒表示時間比率に応じた画像信号及び制御信号は、液晶パネル１８に出力される。
【０１３６】
その他の構成、動作は、第１の実施形態と同様である。
【０１３７】
以上説明したように、本実施形態による液晶表示装置１０によれば、入力画像が動画、静止画により黒表示時間比率を変化させることにより、消費電力の増加を抑制しつつ、表示される入力画像の画質を向上させることが可能となる。更に、急激な黒表示時間比率の変化により発生するフリッカも、可及的に抑制することが可能となる。
【０１３８】
［第３の実施形態］
本発明の第３の実施形態の液晶表示装置１０について図１５に基づいて説明する。
【０１３９】
（１）液晶表示装置１０の構成
図１５に、本発明の第３の実施形態による液晶表示装置１０の構成を示す。
【０１４０】
第３の実施形態による液晶表示装置１０の基本的な構成は、第１の実施形態と同様であるが、入力画像の平均階調を検出し、検出結果を用いて過渡黒表示時間比率の変化量を制御することを特徴とする。
【０１４１】
（２）平均階調検出部２６
平均階調検出部２６は、入力画像の平均階調を検出する。第Ｎフレームの水平画素数をＸ、垂直画素数をＹとすると、平均階調Ｇａｖｅは、数式２２により求めることができる。
【数２２】
2006189661.tif 000024
【０１４２】
ここで、ｆ（ｕ，ｖ，ｎ）は、第ｎフレームの位置（ｕ，ｖ）の画素１８３のＹ値を表している。ｆ（ｕ，ｖ，ｎ）は、赤、緑、青の画素値（階調）線形和として数式２のように表される。
【０１４３】
なお、本実施形態では、フレーム全体の平均階調を求めているが、入力画像のヒストグラムを求め、所定の割合の上位階調の平均階調を求める構成としてもよい。
【０１４４】
（３）表示比率制御部１６
表示比率制御部１６は、第１の実施形態と同様に、黒表示時間比率を決定するが、過渡黒表示時間比率の変化量Ｔｒが、Ｇａｖｅの関数として与えられる。すなわち、数式３は、数式２３のように書き換えられる。
【数２３】
2006189661.tif 000025
【０１４５】
Ｔｒ（Ｇａｖｅ）は、Ｇａｖｅに関する単調減少関数である。すなわち、入力画像の平均階調が大きいほど、過渡黒表示時間比率の変化量は小さくなる。また、同様に第２の実施形態の構成が基本構成であれば、数式１９は、数式２４のように書き換えられる。
【数２４】
2006189661.tif 000026
【０１４６】
（４）液晶表示装置１０の効果
次に本実施形態の液晶表示装置１０の効果を説明する。
【０１４７】
一般に人間の目の感度は、輝度が小さくなるほど、敏感になることが知られている。人間が知覚する明るさは、明度（Ｌ＊）として定義されており、輝度の１／３乗に略比例することが知られている。
【数２５】
2006189661.tif 000027
【０１４８】
ここで、βは比例定数、Ｙは輝度を示している。数式２５より、輝度Ｙの変化に対するＬ＊の変化、すなわち感度は、数式２６のように表される。
【数２６】
2006189661.tif 000028
【０１４９】
数式２６から明らかなように、輝度Ｙの変化に比べ、感度の変化は小さい。例えば、輝度Ｙが１から０．５と１／２になった場合、感度は、約０．３３３から約０．５２９と、約１．５８７倍にしかならず、輝度が小さくなるほど、輝度の変化に対する感度の変化は小さくなる。数式１１、数式１５から明らかなように、知覚されるフリッカは、Ｌａｖｅ、すなわち表示される画像の輝度に比例するため、画像の輝度が小さくなるほど、黒表示時間比率の変化量を大きくしても、フリッカは知覚されにくくなっている。直感的にも、画像が黒であった場合は、黒表示時間比率をどのように変化させても、フリッカは知覚されない。
【０１５０】
その他の構成、動作は、第１の実施形態と同様である。
【０１５１】
以上説明したように、本実施形態による液晶表示装置１０によれば、入力画像が動画、静止画により黒表示時間比率を変化させることにより、消費電力の増加を抑制しつつ、表示される入力画像の画質を向上させることが可能となる。更に、急激な黒表示時間比率の変化により発生するフリッカも、可及的に抑制することが可能となる。
【０１５２】
［第４の実施形態］
本発明の第４の実施形態の液晶表示装置１０について図１６と図１７に基づいて説明する。
【０１５３】
（１）液晶表示装置１０の構成
図１６に、本発明の第４の実施形態による液晶表示装置１０の構成を示す。
【０１５４】
第４の実施形態による液晶表示装置１０は、基本的な構成は、第１の実施形態と同様であるが、バックライト２２の発光、消光を制御することにより液晶表示装置１０に表示される入力画像の表示比率を制御することを特徴とする。
【０１５５】
入力画像から、第１の実施形態と同様の構成により、黒表示時間比率が決定される。決定された黒表示時間比率は、黒表示時間比率情報としてバックライト発光比率／輝度制御部２８に入力される。バックライト発光比率／輝度制御部２８では、黒表示時間比率情報に基づき、バックライト２２の発光期間及びバックライト２２の発光輝度を決定し、バックライト発光比率制御信号及びバックライト輝度制御信号として、バックライト２２に入力される。バックライト２２は、入力されたバックライト発光比率制御信号及びバックライト輝度制御信号に基づきバックライト２２を発光する。
【０１５６】
（２）液晶パネル１８とバックライト２２の動作
次に、液晶パネル１８とバックライト２２の動作について説明する。
【０１５７】
図１７に、液晶パネル１８とバックライト２２の動作を示す。図１７の横軸は時間、縦軸は、液晶パネル１８の垂直表示位置を示している。通常液晶パネル１８は、画面向かって上部より線順次に画像が書き込まれる。
【０１５８】
よって、液晶パネル１８への書き込みは、図１７に示すように、画面向かって上部より、書き込む時間を少しずつズラしながら画像が液晶パネル１８に書き込まれる。液晶パネル１８への書き込みは、通常１フレーム期間（一般に１／６０秒）かけて行われる。しかし、本実施形態では、後に説明するバックライト２２の発光期間を確保するために、１フレーム期間よりも短い期間、１／４フレーム期間（１／２４０秒）で書き込まれる。液晶パネル１８の最下ラインが書き込まれた後、液晶の応答が完了するまでの所定の期間後、バックライト発光比率制御信号に応じてバックライト２２が発光する。
【０１５９】
なお、バックライト２２の発光輝度は、バックライト発光期間によって決まり、バックライト発光期間とバックライト発光輝度の積がおおよそ一定となるように制御される。
【０１６０】
また、バックライト２２は、液晶パネル１８への書き込み期間及び液晶の応答期間は、消光していることが望ましい。これは、液晶パネル１８への書き込み期間及び液晶の応答期間では、前フレームの一部の画像が液晶パネル１８に表示されているために、その期間にバックライト２２が発光すると、前フレームと現フレームが混合されて観察者に提示されることになるためである。
【０１６１】
上記のようにバックライト２２の発光期間を制御することにより、第１の実施形態と同様に、液晶表示装置１０の黒表示時間比率を制御することが可能となる。
【０１６２】
以上説明したように、本実施形態の液晶表示装置１０によれば、液晶表示装置１０に表示される動画画質及び静止画画質を向上させることが可能となる。
【０１６３】
［第５の実施形態］
本発明の第５の実施形態の液晶表示装置１０について図１８から図２０に基づいて説明する。
【０１６４】
（１）液晶表示装置１０の構成
図１８に、本発明の第５の実施形態による液晶表示装置１０の構成を示す。
【０１６５】
第５の実施形態による液晶表示装置１０は、基本的な構成は第４の実施形態と同様であるが、バックライト３２の発光領域が分割されており、異なるタイミングでバックライト３２を発光させることが可能となっている。
【０１６６】
本実施形態によるバックライト３２の構造の一例を図１９に示す。図１９は、直下型バックライトと呼ばれる構造であり、光源として冷陰極管３２０が並び、各冷陰極管３２０は反射板３２１により囲まれている。冷陰極管３２０の上部には、拡散板３２２が設置されており、冷陰極管３２０からの光を拡散して均一な面光源としている。本実施形態では、各冷陰極管３２０の発光タイミングを異なるものとしている。
【０１６７】
（２）液晶パネル１８とバックライト３２の動作
次に、液晶パネル１８とバックライト３２の動作について説明する。
【０１６８】
図２０に液晶パネル１８とバックライト３２の動作を示す。図２０では、バックライト３２は垂直方向に４分割されて４つの水平発光領域を形成し、各水平発光領域がそれぞれバックライト３２の発光及び消光のタイミングを制御することができる。
【０１６９】
第４の実施形態では、バックライト３２の発光のタイミングは、液晶パネル１８の最下ラインが書き込まれた後、一定期間後であったが、本実施形態では、各分割された水平発光領域に相当する液晶パネル１８の最下ラインが書き込まれた後、液晶の応答期間後、バックライト３２の発光比率制御信号に応じてバックライト３２が発光する。上記のようにバックライト３２の発光領域を水平方向に分割した場合、第４の実施形態に比べ、バックライト３２の発光期間を長くすることが可能となり、より大きい範囲で黒表示時間比率の制御が可能となる。なお、その他の構成は第４の実施形態と同様である。
【０１７０】
以上説明したように、本実施形態の液晶表示装置１０によれば、液晶表示装置１０に表示される動画画質及び静止画画質を向上させることが可能となる。
【０１７１】
［第６の実施形態］
本発明の第６の実施形態の液晶表示装置１０について図２０から図２０に基づいて説明する。
【０１７２】
（１）有機ＥＬ表示装置１００の構成
図２１に、本発明の第６の実施形態による有機ＥＬ表示装置１００の構成を示す。
【０１７３】
第６の実施形態による有機ＥＬ表示装置１００は、基本的な構成は、第１の実施形態と同様であるが、画像表示部が有機ＥＬパネル３４により構成されている。
【０１７４】
図２２に、有機ＥＬパネル３４の構成の一例を示す。
【０１７５】
有機ＥＬパネル３４は、２つの薄膜トランジスタよりなる第１スイッチ素子３４１及び第２スイッチ素子３４２、信号線３４３から供給される電圧を保持するための電圧保持容量３４４、有機ＥＬ素子３４５より画素３４６が構成されている。
【０１７６】
信号線３４３、電源線３４７の端部は信号線駆動回路３４８に接続されている。
【０１７７】
信号線３４３、電源線３４７と直交する方向の走査線３４９は、走査線駆動回路３５０に接続される。
【０１７８】
（３）有機ＥＬ表示装置１００の動作
次に有機ＥＬ表示装置１００の動作を説明する。
【０１７９】
走査線駆動回路３５０より走査線３４９を介してＯＮ状態の走査線駆動信号が第１スイッチ素子３４１に印加され、第１スイッチ素子３４１が導通状態となり、その時に信号線駆動回路３４８から出力されている信号線駆動信号が信号線３４３を介して電圧保持容量３４４に書き込まれる。
【０１８０】
電圧保持容量３４４に蓄積された電荷量に応じて第２スイッチ素子３４２の導通状態が決定され、電源線３４７より有機ＥＬ素子３４５に電流が供給され、有機ＥＬ素子３４５が発光する。
【０１８１】
なお、走査線駆動信号がＯＦＦ状態となっても、第２スイッチ素子３４２の導通状態を決定する電圧は、電圧保持容量３４４に蓄積されているため、電源線３４７より有機ＥＬ素子３４５には電流が供給され続けることとなる。
【０１８２】
よって、第１の実施形態の図６と同様に、１水平走査期間の前半に画像信号、１水平走査期間の後半に黒画像信号を信号線駆動回路３４８より出力し、画像信号を書き込む走査線３４９には、１水平走査期間の前半に同期したＯＮ状態の走査線駆動信号を印加し、黒画像信号を書き込む走査線３４９には、１水平走査期間の後半に同期したＯＮ状態の走査線駆動信号を印加することで、第１の実施形態と同様に、有機ＥＬパネル３４の画像表示期間と黒画像表示期間を制御可能となる。すなわち、表示比率制御部１６により決定された黒表示時間比率に基づき、走査線駆動回路３５０を第１の実施形態と同様に制御する。
【０１８３】
（４）有機ＥＬパネル３４の特有の制御
但し、有機ＥＬパネル３４は、自発光の素子であるため、黒表示時間比率に応じて、画像が表示される期間における画像の明るさを制御して、１フレーム期間の輝度を略一定に制御する必要がある。
【０１８４】
そこで、本実施形態では、１０ビットの出力精度を備えた信号線駆動回路３４８を用いて、デジタル的に画像の明るさの制御を行った。画像の明るさが最も必要な状態は、黒表示時間比率が予め定められた制御範囲において最大になる状態である。つまり、黒表示時間比率が大きいために、画像を表示する期間は短くなり、１フレーム期間の輝度を略一定にするためには、画像の明るさを大きくする必要がある。
【０１８５】
そこで、予め定められた黒表示時間比率制御範囲において、最大となる黒表示時間比率時の画像の最大表示階調を１０２０階調として設定し、黒表示時間比率が小さくなるにつれ、画像の最大表示階調を小さい値とすることで、画像表示期間の最大輝度を制御した。すなわち、入力画像のガンマ値をγ、入力画像の最大階調を８ビット（２５５階調）、黒表示時間比率制御範囲における最大黒表示時間比率時の画像表示期間の輝度に対する、設定したい黒表示時間比率時の画像表示期間の輝度の比率をＩとすると、輝度の比率Ｉ時に設定される最大階調Ｌｍａｘは、数式２７により表される。
【数２７】
2006189661.tif 000029
【０１８６】
数式２７により、黒表示時間比率に応じた最大階調を求めた後、画像の全ての階調を再量子化することにより、画像表示期間の明るさを制御することができる。
【０１８７】
また、有機ＥＬパネル３４は、電源線３４７より供給される電流値を制御することによっても、明るさを制御することができる。よって、黒表示時間比率に応じて、１フレーム期間の輝度が略一定となるように、電源線３４７より供給する電流値を制御する構成としても良い。
【０１８８】
なお、その他の構成、動作は、第１の実施形態と同様である。
【０１８９】
以上説明したように、本実施形態の有機ＥＬ表示装置１００によれば、有機ＥＬ表示装置１００に表示される動画画質及び静止画画質を向上させることが可能となる。
【０１９０】
［変更例］
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施することが可能である。
【０１９１】
例えば、開示された構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、所定の効果が得られるものであれば発明として抽出され得る。
【０１９２】
（１）変更例１
上記各実施形態では、黒表示比率に着目して説明したが、１フレーム期間におけるフレームを表示するための画像表示比率に着目してもよい。すなわち、画像表示比率＋黒表示比率＝１の関係があるため、動きのある画像ほど画像表示比率を小さくし、静止画であれば画像表示比率を大きくすれば、上記各実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１９３】
（２）変更例２
また、本実施形態では、液晶表示装置１０、有機ＥＬ表示装置１００について説明したが、その他、１フレーム期間、画像を表示し続けることで動画を表示するホールド型表示装置であれば、本発明により、同様に、動画、静止画画質を向上させることが可能となる。例えば、無機ＥＬ表示装置である。
【図面の簡単な説明】
【０１９４】
【図１】本発明の第１の実施形態の液晶表示装置の構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態の動作を示す図である。
【図３】第１の実施形態の動作を示す図である。
【図４】第１の実施形態の動作を示す図である。
【図５】第１の実施形態の液晶パネルの構成を示す図である。
【図６】第１の実施形態の液晶パネルの動作を示す図である。
【図７】第１の実施形態の液晶表示装置の表示の様子を示す図である。
【図８】第１の実施形態の黒表示時間比率と液晶パネルの相対透過率、バックライトの相対輝度、液晶表示装置の相対輝度の関係を示す図である。
【図９】第１の実施形態の効果を説明する図である。
【図１０】第１の実施形態の効果を説明する図である。
【図１１】第１の実施形態の効果を説明する図である。
【図１２】第１の実施形態の効果を説明する図である。
【図１３】第２の実施形態の液晶表示装置の構成を示す図である。
【図１４】第２の実施形態の動きベクトルの検出方法を示す模式図である。
【図１５】第３の実施形態の液晶表示装置の構成を示す図である。
【図１６】第４の実施形態の構成を示す図である。
【図１７】第４の実施形態における動作を示す図である。
【図１８】第５の実施形態の液晶表示装置の構成を示す図である。
【図１９】第５の実施形態のバックライトの構成を示す図である。
【図２０】第５の実施形態の動作を示す図である。
【図２１】第６の実施形態の有機ＥＬ表示装置の構成を示す図である。
【図２２】第６の実施形態における有機ＥＬパネルの構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１９５】
１０    液晶表示装置
１２    フレームメモリ
１４    動画／静止画判定部
１６    表示比率制御部
１８    液晶パネル
２０    バックライト輝度制御部
２２    バックライト
【図１】
2006189661.tif 000030
【図２】
2006189661.tif 000031
【図３】
2006189661.tif 000032
【図４】
2006189661.tif 000033
【図５】
2006189661.tif 000034
【図６】
2006189661.tif 000035
【図７】
2006189661.tif 000036
【図８】
2006189661.tif 000037
【図９】
2006189661.tif 000038
【図１０】
2006189661.tif 000039
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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